當(dāng)前，汽車行業(yè)正在被改變，以電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為趨勢的汽車 “新四化”，正催生 “馬路上的革命”。無論是對(duì)傳統(tǒng)廠商還是造車新勢力來說，要想搶占新能源汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新賽道，就需要對(duì)科技創(chuàng)新進(jìn)行精準(zhǔn)把握。
雖然目前電動(dòng)汽車的發(fā)展取得了顯著成績，但依然面臨著一些問題，比如電動(dòng)汽車冬季性能受限、整車安全、高能量大功率電池缺乏等等，這一系列核心問題仍影響著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。6 月 5 日在浙江省湖州市長興縣召開的新能源智能汽車創(chuàng)新峰會(huì)，專門就新能源汽車科技創(chuàng)新相關(guān)問題進(jìn)行探討。
會(huì)上，加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士、上海大學(xué)理學(xué)院及可持續(xù)能源研究院院長張久俊發(fā)表主題演講，分享了 “碳中和” 背景下車用氫能燃料電池關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展之道。
圖 | 加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士、上海大學(xué)理學(xué)院及可持續(xù)能源研究院院長張久俊
2020 年 9 月，習(xí)近平主席提出中國到 2060 年達(dá)到 “碳中和”，比《巴黎協(xié)定》約定的時(shí)間提前 40 年，體現(xiàn)了中國的大國擔(dān)當(dāng)。所謂 “碳中和”，指由于生產(chǎn)生活產(chǎn)生的二氧化碳排放量與采取一定方式吸收回來的量相等。張久俊介紹，實(shí)現(xiàn) “碳中和” 有三種主要方式：第一是碳補(bǔ)償機(jī)制，通過植樹造林、購買再生能源，使得產(chǎn)生的碳排放量等同于其它地方減少的排放量；第二是使用低碳或者零碳燃料，比如風(fēng)能、太陽能，減少化石燃料的使用；第三是 “碳交易”。所謂碳交易，就是將有二氧化碳排放的企業(yè)作為交易對(duì)象，設(shè)定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，給每個(gè)企業(yè)指標(biāo)，二氧化碳排量過高的企業(yè)需要在市場上購買指標(biāo)。這樣能夠引導(dǎo)企業(yè)實(shí)施綠色清潔轉(zhuǎn)型的手段。
張久俊認(rèn)為，“碳中和” 關(guān)鍵在于如何利用新能源，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排。在汽車行業(yè)，世界上有 17 億輛燃油車（汽油、柴油），排放大量的二氧化碳、一氧化碳、氧化氮、氧化硫等污染物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，對(duì)人類可持續(xù)性造成威脅。在他看來，發(fā)展可持續(xù)能源是關(guān)鍵，其中氫氣將是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
“通過太陽能、風(fēng)能或水電能等可持續(xù)的清潔能源電解水，將產(chǎn)生的氫氣儲(chǔ)存起來，或者作為燃料電池燃料以驅(qū)動(dòng)汽車，這是未來長久的能源使用策略?！?張久俊說。對(duì)新能源汽車行業(yè)而言，氫能源利用和燃料電池是未來發(fā)展趨勢。目前，各個(gè)國家都在發(fā)展氫能以解決未來能源安全問題。國際氫能委員會(huì)發(fā)布的調(diào)查報(bào)告預(yù)測，2050 年氫能源需求將是目前的 10 倍，預(yù)計(jì)到 2030 年全球氫能產(chǎn)料電池乘用車達(dá)到 1000 萬輛至 1500 萬輛。
世界各國都把發(fā)展新能源汽車上升為國家戰(zhàn)略，用電動(dòng)車來取代燃油車，這是實(shí)現(xiàn) “碳中和” 的必然選擇。張久俊介紹，新能源汽車包括全電、插電、油電、燃料電池四種電力類型，世界主要經(jīng)濟(jì)體都把發(fā)展燃料電池作為重點(diǎn)。燃料電池有很多種類型，其中氫能質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展前景最好，擁有更高的能量密度和功率密度。
然而，燃料電池距離真正產(chǎn)業(yè)化還有一定距離。美國能源部預(yù)測，燃料電池要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，首先功率密度需達(dá)到 850 瓦每升，耐久性達(dá)到 8000 個(gè)小時(shí)，規(guī)模化生產(chǎn)成本為 30 美元每千瓦。張久俊表示，這些指標(biāo)的達(dá)成依賴關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。
首先是催化劑。目前正在發(fā)展的催化劑有六種，其中部分實(shí)際可用，但有些還處于概念階段。因此，實(shí)際上可用的催化劑價(jià)格昂貴且種類稀少。第二個(gè)核心技術(shù)是質(zhì)子交換膜。交換膜包括全氟磺酸膜、增強(qiáng)型全氟磺酸膜和高穩(wěn)型復(fù)合質(zhì)子交換膜三種類型。目前的交換膜技術(shù)非常復(fù)雜，價(jià)格也十分昂貴，國內(nèi)基本上依賴進(jìn)口。此外，膜電極、雙極板、高壓空氣泵也是氫能質(zhì)子交換燃料電池的核心技術(shù)，但國內(nèi)與國外相比還存在差距。
張久俊介紹，中國自主開發(fā)的燃料電池汽車在車型開發(fā)、整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程、燃料電池發(fā)動(dòng)和功率、低溫啟動(dòng)等方面與國外存在一定的差距，主要原因是核心部件技術(shù)不成熟，價(jià)格比較高?！皩?shí)現(xiàn)碳中和發(fā)展新能源是非常大的產(chǎn)業(yè)，市場的潛力巨大，我們要大力發(fā)展氫能以及燃料電池，尤其是燃料電池汽車，” 他說，“為此，我們要努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，并且達(dá)到真正的產(chǎn)業(yè)化?！?
